ESD基本知识培训教材.ppt

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1、ESD基本知識基本知識培訓教材培訓教材Electro-Static DischargeElectro-Static Discharge2021/9/261目目 錄錄一.靜電的概念及產生原理二.靜電對電子工業的危害三.靜電控制原理四.靜電標示及其意義五.如何建立抗靜電的工作站六.怎样去预防ESD2021/9/2622021/9/263静电的概念靜電是物體表面過剩或不足的靜止電荷靜電是物體表面過剩或不足的靜止電荷1 1、静电是一种电能，它留存物体表面；静电是、静电是一种电能，它留存物体表面；静电是正电荷正电荷 和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；和负电荷在局部范围内失去平衡的结果；静电是通过电子或

2、离子转移而形成的。静电是通过电子或离子转移而形成的。2 2、静电现象是电荷的产生和、静电现象是电荷的产生和消失的过程中产生的电现象的消失的过程中产生的电现象的总称。总称。2021/9/264靜電產生的原理靜電產生的原理 電子圍繞原子核運動,一有外力即脫離軌道,離開原來的原子而侵入其他的原子A原子因缺少電子數而帶有正電現象,稱為陽離子。B原子因增加電子數而帶有負電現象,稱為陰離子。外力包含各种能量,如動能,位能,熱能,化學能,電磁能等.2021/9/2651.1.接触起電接触起電 當兩個不同的物體相互接触時就會使得其中一個物體失去一些電荷带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离

3、的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。A.A.剥离塑料薄膜时就是一种典型的剥离塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离接触分离”起电起电B.B.脱衣服产生的静电也是脱衣服产生的静电也是“接触分离接触分离”起电。起电。C.C.摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平 衡的过程。实质上是接触分离起电。衡的过程。实质上是接触分离起电。例2021/9/266 当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电2.2.感應起电感應起电ABC3.3.热电和压电起电、喷射起电等热电和压电起电、喷射起电等气体,液体的流動與噴射2021/9/2

4、67何謂靜電放電(ESD):Electro-Static DischargeElectro-Static Discharge 由不同靜電電位的物體因直接接觸或因靜電場的感應而導致物體間電荷的移動;靜電放電的快速電荷移動會產生很大的瞬間電流.強的電場和電磁輻射等,它們如通過或接近電子零件時,便會加以破壞 通常,放電是電荷迅速流動,在一靜電放電過程中,電荷的迅速流動會引起很大的瞬間電流,強烈的電場和電磁輻射。當放電通過或接近電子零件時,會損毀電子零件。靜電放電的三種型式:人體型式、微電子器件帶電型式、場感應型式.2021/9/268靜電放電敏感項目靜電放電敏感項目(ESDS):ESDS):對150

5、0伏特以下的靜電放電敏感的電氣和電子零件及裝配品和設備;CMOS,NMOS,JFET和其他低功率零件對靜電入電最敏感 具有限制靜電放電電壓低於靜電放電敏感零件的敏感水準的靜電放電保護材料和設備的區域靜電防電保護區靜電防電保護區(ESD PROTECTED AREAESD PROTECTED AREA):局部處理局部處理(TOPICAL INTESTATETOPICAL INTESTATE):加在一絕緣材料的表面以降低其摩擦生電的能力的一種化學劑2021/9/269 在一局部的表面上利用對空氣分子充電形成正在一局部的表面上利用對空氣分子充電形成正.負離子負離子來消耗靜電電荷的設備來消耗靜電電荷的

6、設備游離器游離器(IONIZER)電場屏蔽電場屏蔽(FIELD SHIELDING):利用傳導容器當做靜電和電磁線的障礙物利用傳導容器當做靜電和電磁線的障礙物,使被包裝的使被包裝的東西不會感覺到容器表面的電荷東西不會感覺到容器表面的電荷硬接地硬接地(HARD GROUND):將一金屬棒或金屬板埋入地下將一金屬棒或金屬板埋入地下,使其接地電阻在使其接地電阻在1.0以內以內2021/9/2610軟接地軟接地(SOFT GROUND)SOFT GROUND)藉由一電阻(一般為1M)來限制從可評估的電壓源而來的電流在5mA以下,來隔離一硬接地的任何點.等位結合等位結合,分路分路 (EQUIPOTENT

7、IAL BONDING,SHUNTING):EQUIPOTENTIAL BONDING,SHUNTING):一零件或裝配品的零件腳和端子連接在一起后,通過一低阻抗,可大大地降低靜電放電的損害高傳導材料高傳導材料(BULK CONDUCTIVE MATERIAL):BULK CONDUCTIVE MATERIAL):在熱塑性樹脂或其它一般性的絕緣材料內加入一傳導物質或金屬(一般是碳膜)以降低電阻系數在傳導范圍內2021/9/2611抗靜電材料抗靜電材料(ANTISTATIC MATERIAL):ANTISTATIC MATERIAL):在一熱塑性樹脂或其它一般性的絕緣材料內加入一抗靜電物質使它有

8、抗拒摩擦生電的電荷和降低電阻系數在抗靜電范圍內2021/9/2612ESD等級分類等級 電壓範圍 典型設備 0 0100V EPROM,VMOS,MOSFET,GAAS,FET,SAM 11001000V SCR,JFET,薄膜電阻,二極管 210004000V Protected MOS,SCHOTTKY,TTL,OP-AMP and LSI 3400015000V大多其它半導體 2021/9/26132021/9/2614靜電對電子工業的危害形式靜電對電子工業的危害形式1 1、靜電吸附、靜電吸附2 2、靜電放電引起的器件擊穿、靜電放電引起的器件擊穿3 3、靜電感應、靜電感應4 4、靜電放電

9、時產生的電磁脈沖、靜電放電時產生的電磁脈沖硬擊穿硬擊穿:一次性造成芯片介質擊穿一次性造成芯片介質擊穿,燒毀等永久性燒毀等永久性失效。失效。軟擊穿軟擊穿:造成器件的性能劣化或參數指標下降而成造成器件的性能劣化或參數指標下降而成為隱患。為隱患。電磁脈沖導致電路出現錯誤電磁脈沖導致電路出現錯誤,設備誤動設備誤動作。作。2021/9/2615電子產品生產中的典型靜電源電子產品生產中的典型靜電源地板地板工作面工作面主要設備主要設備清潔室清潔室原材料原材料生產輔助物生產輔助物包裝材料包裝材料身體身體衣服衣服牆壁牆壁天花板天花板光源固定器光源固定器通風架通風架2021/9/26162021/9/2617靜電

10、控制原理一、靜電泄漏和耗散1、防靜電材料2、泄漏與接地-軟接地 硬接地二、靜電中和 將正負離子與靜電源上的正負電荷中和,從而消除靜電源上積累的靜電離子風扇,靜電刷,抗靜電劑三、静电屏蔽与接地四、增湿2021/9/26182021/9/2619對ESD敏感的符號,用來表示該物体對ESD引起的傷害十分敏感對ESD防護的符號,用來表示該物体經過專門設計具有靜電防護能力2021/9/2620不僅表示靜電場,同時也包括電磁場,磁場.不是專門針對ESD的閃電符號的標准含義是指電力供電的高壓對人体有危險不應該用此符號于ESD2021/9/26212021/9/2622理想的防靜電工作台理想的防靜電工作台可接

11、受的防靜電工作台可接受的防靜電工作台2021/9/2623一工作站的表面或桌面完全不需要是傳導的,只要它不產生傷害性的靜電電荷即可.A.桌墊:在此工作站的工作人員的皮膚一定要接地,而腕帶(靜電手環)是最安全,最方便,最易監督和最便宜的方法.腕帶不是只接到桌面而已,而是接到桌面后再由桌面接到大地.桌面的接地,是連在腕帶連接到大地接地的同一點.腕帶一定要有最少250K的電阻才能排除電擊的可能.B.接地:C.腕帶:珠鏈式腕帶附件手鐲式腕帶FRED腕帶D.抗靜電包裝材料2021/9/26242021/9/26252021/9/2626ESD靜電接地干線靜電接地干線系統系統(6mm,3歐歐)ESD接地系

12、統匯流接地系統匯流排排(100mm,3歐歐)ESD接地示意圖接地示意圖ESD接地支線系統接地支線系統(1.25mm,4歐歐)連接靜電手環連接靜電手環,膠皮膠皮機台機台機台外殼機台外殼2021/9/26272021/9/26281-1.生產場地防靜電規定 f.使用三相五線制供電,其大地線可以作為防靜電地線;a.禁止直接使用木質地板或鋪設毛.麻.化縴地毯;b.可選用防靜電活動地板或在普通地面上鋪設防靜電地 墊,並有效地接地;c.允許使用經特殊處理的水磨石地面;d.防靜電系統必須有獨立可靠的接地裝置,接地電阻一般 小于10;e.防靜電地線不得接在電源零線上,不得與防雷地線共用;2021/9/2629

13、g.接地主干線截面積應不小於100mm2,支干線截面積不 小于6mm2,設備與工作台的接地線應采用截面積不小于 1.25mm2的多股塑料導線;h.接地主干線的連接方式應采用縴焊;i.設備的防靜電連接端應保証接觸可靠,易裝拆,允許使 用各種夾式連接器;j.天花板材料應選用抗靜電型材料制品,一般可使用石膏 板制品,禁止使用塑料制品;1-2.生產場地防靜電規定2021/9/2630k.生產場所的牆面可使用抗靜電牆紙,一般右使用石 灰涂料牆面,禁止使用普通牆紙和塑料牆紙;l.生產場所的環境相對濕度以不低于50%為宜;m.在不對產品造成有害情況下,允許使用增濕設備,以 增加溫度;n.防靜電工作區的進口處

14、,應設明顯標記,警示標記要 符合國家標准;進口處應配置離子化空氣風浴裝置1-3.生產場地防靜電規定2021/9/2631a.靜電安全工作台:由工作台.防靜電桌墊.腕帶接頭和接 大地線等組成;b.防靜電桌墊上應有兩個以上的腕帶接頭;c.靜電安全工作台上不允許堆放塑料盒等易產生靜電的雜 物,圖紙資料應放入防靜電文件袋內;d.防靜電腕帶:直接接觸靜電敏感器件的人員均須帶防靜 電腕帶,腕帶與人體皮膚有良好接觸,腕帶系統對電阻值 應在106-108范圍內;2-1.生產場地防靜電設施 2021/9/2632e.防靜電容器:生產場所的元件承料袋,周轉箱,PCB料架 等應具備靜電防護作用,不允許使用金屬和普通

15、容器,周轉箱等必須接地;f.防靜電工作服:進入靜電工作區的人員和接觸SMD的人 員均應穿防靜電工作服,工作服面料應符合國家標准;g.在相對濕度大于50%環境中,防靜電工作服允許范圍選 用純棉制品;2-2.生產場地防靜電設施2021/9/2633h.進入工作區的人員必段穿防靜電工作鞋,防靜電工作鞋 應符合國家標准,穿普通鞋者應使用導電鞋束或腳跟帶;i.生產線上用的傳送帶和傳動軸,應裝有防靜電接地的電 刷和支杆;j.對傳送帶表面可使用離子風靜電消除器;k.生產場所使用的組裝夾具,檢測夾具,焊接工具,儀器等 都應設制良好的接地線.2-3.生產場地防靜電設施2021/9/2634常用静电测试仪器常用静

16、电测试仪器表面静电压测试仪表面静电压测试仪表面阻抗测试仪表面阻抗测试仪静电环测试仪静电环测试仪2021/9/2635Static Shielding BagsStatic Prevention BagsAnti-Static BagsStatic Prevention boxesl静电防护包装2021/9/2636Anti-ESD Protection AccessorylESD预防常用使用装置预防常用使用装置2021/9/2637通過以上通過以上ESD 相關知識的介紹相關知識的介紹,以下以下對靜電手環測試對靜電手環測試與設備對地作一個具體的介紹與設備對地作一個具體的介紹:1.靜電手環的測試靜

17、電手環的測試先將靜電環戴至手腕上先將靜電環戴至手腕上,并保證接觸鈕扣金屬部件與手腕接觸良好并保證接觸鈕扣金屬部件與手腕接觸良好.有夾子的一有夾子的一端與靜電環測試儀引出線夾子相接端與靜電環測試儀引出線夾子相接.2021/9/2638用手指按住前端白色測試墊用手指按住前端白色測試墊,這時這時LED將會亮將會亮,且能聽到蜂鳴器且能聽到蜂鳴器發出的信號聲發出的信號聲.如果如果GOODLED亮亮,表示靜電環接地系統正常表示靜電環接地系統正常,可以正常使用可以正常使用.2021/9/2639如果如果“LOW”LED亮亮,表示靜電環接地阻值偏低表示靜電環接地阻值偏低(小于小于800K),此時應此時應檢查外

18、圍因素對人體的影響而造成測試結果阻值偏低檢查外圍因素對人體的影響而造成測試結果阻值偏低.2021/9/2640如果如果“HIGH”LED亮亮,表示靜電環接地阻值偏大表示靜電環接地阻值偏大(大于大于9M),此時應此時應檢查連接線及手腕與金屬部件之間是否接觸良好檢查連接線及手腕與金屬部件之間是否接觸良好.2021/9/2641靜電手環必須做到每日點檢靜電手環必須做到每日點檢,測試測試OK或或NG後并做好相應的測後并做好相應的測試記錄試記錄,針對測試針對測試NG後須更換靜電手環重新測試後須更換靜電手環重新測試,只至只至OK.2021/9/2642人體接觸電子零件、主板、精密儀器時必須佩帶靜電手環人體

19、接觸電子零件、主板、精密儀器時必須佩帶靜電手環,并保證并保證靜電手環連接線的另一端的夾子與靜電手環連接線的另一端的夾子與LAB的靜電線之間接觸良好的靜電線之間接觸良好.2021/9/2643主板及電子元件不能直接放在不防靜電的工作台上主板及電子元件不能直接放在不防靜電的工作台上主板放無靜電防範主板放無靜電防範措施的工作台上措施的工作台上,這這是不可以的喲是不可以的喲!2021/9/2644用靜電袋裝好主板用靜電袋裝好主板,這樣放在無靜電防護的工作台這樣放在無靜電防護的工作台上是允許的上是允許的.2021/9/2645靜電環測試儀使用注意事項靜電環測試儀使用注意事項:1.測試前要確認靜電環測試儀

20、是否在校驗合格期內測試前要確認靜電環測試儀是否在校驗合格期內.只有在合格期內只有在合格期內 方可方可使用使用.2.測試前將測試前將9V的電池裝入電池倉的電池裝入電池倉.3.當電池弱電時務必要更換電池以免引起測量的準确性當電池弱電時務必要更換電池以免引起測量的準确性.4.測量時保證連接的夾子測量時保證連接的夾子及手腕帶及手腕帶接觸良好接觸良好.規格規格:IndicationCalibration ResistanceLOW R800KGOOD 800K=R9M2021/9/2646設備接地設備接地:為了保證測量的準确性以及防止設備受到為了保證測量的準确性以及防止設備受到EOS的損傷的損傷,必須保

21、必須保證設備做到有效的接地證設備做到有效的接地.設備采用3pin電源線,其中較長者為接地端.此圖中2pin電源線少了接地端.用來作為設備的電源線是不可取的.2021/9/2647設備電源線采用設備電源線采用3pin的電源的電源插頭接入插頭接入220VAC電源系統中電源系統中此PIN腳為接地端.2021/9/2648必須保證設備接地良好必須保證設備接地良好,設備接地電阻少于設備接地電阻少于2下圖為測量烙鐵接地電阻下圖為測量烙鐵接地電阻,實測值為實測值為0.62021/9/2649用萬用表兩表筆分別連接電源系統的接地端與設備外殼金屬部用萬用表兩表筆分別連接電源系統的接地端與設備外殼金屬部分或者設備自身的接地端分或者設備自身的接地端.每天點檢一次每天點檢一次,并將實測值填寫在下并將實測值填寫在下表中表中.測量方法測量方法:2021/9/2650THANKS!2021/9/2651